学校との協働による「菜の花しらべ」の展開に向けた実施モデルの構築に関する研究

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K03167
• Research Institution: University of Fukui
• Principal Investigator: 西沢 徹 福井大学, 学術研究院教育・人文社会系部門(教員養成), 教授 (80414382)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: アブラナ類 / 生物教材 / DNAマーカー / 環境調査 / 理科教員養成

Outline of Annual Research Achievements

本研究では，“多様性と共通性”がともに認識できる体感的な生物教材を，身のまわりで生育している植物を活用して開発することを目的としている。実感を伴った理解を図るための生物教材である「菜の花しらべ」を地域の学校と協働しながら実施するために，身近なアブラナ類を題材として，実施モデルの構築を目指している。
国内のアブラナ類の自然群落は，アブラナBrassica rapa，セイヨウアブラナB. napusおよびカラシナB. junceaの概ね3種から構成されている。地域によっては，これらが同所的に，混成して分布していることから，植物の多様性を見いだす環境調査活動である「菜の花しらべ」の題材となるポテンシャルを有している。身近にあるアブラナ類の自然群落を対象とし，それぞれの種がどのような割合で分布しているのかについて，小中学校などの学校現場と協働しながら進める探究活動のプログラムを構想している。
しかし，これら3種は互いに系統的に近縁で，外部形態の特徴については多くの形質を共有しており，識別に迷う場合が多い。花期がやや遅れる点や，茎に対する葉の付き方や花の大きさが他の種と異なる点で，カラシナは比較的容易に識別することができる。一方，アブラナとセイヨウアブラナは類似点が多く，外部形態に基づいた識別が特に困難な場合がある。このため，DNAマーカーによる種の判別技術によって，アブラナとセイヨウアブラナの識別を補完する系の確立が求められている。先行研究で，核及び葉緑体DNAを対象とした分子マーカーの開発に着手している。汎用可能なマーカーの捕捉に一部成功している一方で，自然群落に存在する遺伝的変異を検出するためにはまだ解像度が不足している。本研究では特に，追加のマーカーの開発によって種判別の解像度を上げ，分子種判別系の確立を一つの目標としている。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

今年度は，新型コロナウイルス感染症の感染拡大に伴い，県内外への移動や学校現場への訪問が大幅に制限されたことに伴い，野外調査が全く実施できなかった。このため，追加のマーカー開発の過程で必要となる，検定用試料の採取は次年度以降へ持ち越しとなっている。さらに，大学生の登学期間も大幅に短縮されたことから，実験室における試料の処理に関してもあまり進んでいないのが実情であるが，既に採取済みである保管葉片試料の一部からDNA精製を進めた。葉片試料からのDNA精製はPlant Genomic DNA Extraction Miniprep System（VIOGENE社製）を用いたカラム精製によって行った。

Strategy for Future Research Activity

試料からのDNA精製とPCRによる遺伝子型の解析を行い，開発したDNAマーカーで3種のアブラナ類が識別できることを確認し，分子マーカーによる判別系を確立する。新型コロナウイルス感染症の感染拡大に伴い，昨年度から持ち越しとなっている，学校現場との調整を再開させたいと考えているが，感染状況の推移および大学における感染防止に向けた対応指針に従いつつ，慎重な対応を心掛けていく。当面は，先行研究でマーカーの候補対象となっている遺伝子座（DNAの塩基配列）を対象に，安定したPCR条件ならびに変異の検出法法（PCR-RFLP法およびPCR-SSCP法）の確立を中心に進めていく予定である。

Causes of Carryover

大学からの運営費交付金（自己収入）による購入や，以前に購入した保有試薬類の使用によって，試薬消耗品類の購入に充てる執行がなかったため。加えて今年度は，新型コロナウイルス感染症の感染拡大に伴い，計画通りにラボ活動が実施できなかった点が非常に大きい。